一种水中硫酸盐去除的工艺的制作方法

1.本发明涉及化工及环境保护技术领域，具体地说是一种含硫酸盐等杂盐废水的处理方法。


背景技术：

2.在化工生产和废水处理中，经常遇到溶液中所含的无机盐种类不多，成分主要是硫酸盐和其它另一两种盐类的混合盐，其中硫酸盐的作为需要回收的物料或者是对后续的工艺流程有妨碍，需要降低硫酸盐到很低的浓度。如氯碱工业需要降低硫酸盐以保证产品质量，废水厌氧处理需要降低硫酸盐以保证厌氧的顺利进行。
3.目前，比较成熟的分离去除硫酸根的技术方法主要有氯化钡法、氯化钙法、冷冻法、碳酸钡法、离子交换法和膜分离法。其中氯化钡和碳酸钡沉淀法是利用硫酸盐的溶解度不同进行分离且效果比较好的方法。氯化钡法是用氯化钡与盐水中的硫酸盐发生反应生成硫酸钡沉淀，由于硫酸钡溶度积很小,所以采用该法去除硫酸盐效果较好，2000年前国内大部分氯碱企业采用该方法去除硫酸根。但是，使用该方法时应注意要防止氯化钡过量，因为过量的钡会与电槽中的氢氧化钠反应生成氢氧化钡沉淀，堵塞电槽隔膜。尤其重金属离子钡将会沉积在金属阳极表面，形成不导电的化合物，使阳极涂层活性降低，电压升高，同样钡离子对离子膜也有严重的影响。氯化钡用量相应增加，运行成本高，且该物质属于剧毒物质，副产物及氯化钡的包装袋回收较困难，给生产和现场管理带来较大难度。碳酸钡法是利用碳酸钡与硫酸钡的溶度积差而实现分离硫酸根的目的。据文献了解某化工股份有限公司发明了一种用碳酸钡去除盐水中的硫酸根的方法，其特征是：在碳酸钡混合槽里所装入65～80℃的离子膜烧碱装置的淡盐水或石棉隔膜烧碱装置的回收盐水中，盐水浓度在150～250g/l，加入适量的碳酸钡，在搅拌下使碳酸钡与盐水充分混合，制成碳酸钡悬浊液；将碳酸钡悬浊液从上部加入到含有硫酸根及钙离子盐水的反应槽中，使盐水中的硫酸根与碳酸钡进行反应，反应时间为20～40 min，反应槽内设有搅拌装置；反应槽的盐水经盐水泵打到澄清槽的中心导流内桶中，盐水通过澄清槽进行分离，反应后的盐水清液从澄清槽的上部溢流堰溢流到盐水罐，再用化盐泵加入化盐桶化盐；澄清槽分离出的存在于澄清槽尖底中的未反应的碳酸钡则用沉淀泵打回到反应槽中进行重复反应。该发明的主要优点是：由于是重复反应，碳酸钡的反应率高；较氯化钡法除硫酸根的费用低、安全性高；可产生一定量的碳酸钠，减少精制剂（碳酸钠）的消耗，节约碳酸钠的购置费用。又由于使用比氯化钡更加廉价的碳酸钡来除去硫酸根，使除盐水中的硫酸根的成本更低。因此该法引起国内氯碱行业的关注。但是该法的缺点也很明显，碳酸钡溶解度较小，在实际使用中经常出现管道堵塞现象，该工艺尚不成熟，需要在生产中进一步解决存在的问题。以上方法中都存在明显缺点，且钡盐为一次性利用。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服上述现有技术中存在的不足，解决目前存在的技术缺陷，本
发明公开了一种效果好、物料利用率高，无废物排放的工艺——一种水中硫酸盐去除的工艺。
5.本发明所采用的技术方案是：一种水中硫酸盐去除的工艺包括一次沉淀转化工艺单元，再生反应单元，蒸发结晶单元。高浓度硫酸盐盐水作为进水通过进水管道进入一次沉淀转化工艺单元，与投加的富含碳酸钡的药剂进行第一次沉淀转化，高浓度硫酸盐盐水转化为含低浓度硫酸盐和高浓度碳酸盐的盐水和一次沉淀物硫酸钡沉淀，含低浓度硫酸盐、高浓度碳酸盐盐水作为出水通过出水管道流出系统。一次沉淀转化工艺单元的沉淀物硫酸钡沉淀通过一次沉淀输送装置输送到再生反应单元，在再生反应单元中硫酸钡沉淀与高浓度碳酸铵溶液进行第二次沉淀转化，形成以碳酸钡沉淀为主的二次沉淀物，二次沉淀物富含碳酸钡，通过二次沉淀输送装置返回第一次沉淀转化工艺单元进行反应。再生反应单元第二次沉淀转化后的上清液主要含有硫酸根离子、碳酸根离子和铵根离子等，通过再生反应出水管道进入蒸发结晶单元，蒸发结晶出硫酸铵固体，蒸发冷凝液再通过碳酸铵补充装置补入的碳酸根离子和铵根离子形成高浓度碳酸铵溶液，用高浓度碳酸铵溶液输送装置输送到再生反应单元用于第二次沉淀转化。
6.本发明所用的原料为碳酸铵、氨水、副产品为硫酸铵，可以有效的利用水中的硫酸盐生产硫酸铵，硫酸铵作为一种纯度要求不高的产品用于农业生产，投资较小，管理也简单。可以避免硫酸盐作为危废或其它种类副产品生产的复杂程度，运行成本较低。
7.进一步的，通过工艺设备的高程布置，可以实现沉淀的输送过程仅依靠系统压力就可以进行，如上述的一次沉淀转化工艺单元在高程布置上位于高于再生反应单元足够的高度，则一次沉淀输送装置可以简化为压力管道，一次沉淀物通过内部压力从一次沉淀转化工艺单元进入再生反应单元；如上述的一次沉淀转化工艺单元在高程布置上低于再生反应单元足够的高度，则二次沉淀输送装置可以简化为压力管道，二次沉淀物通过内部压力从再生反应单元进入一次沉淀转化工艺单元。这样的工艺设计可以节省输送的费用，且更好的防止管壁和设备因结晶堵塞。
8.进一步的，对于有富含二氧化碳气体源，特别是具备含有高浓度二氧化碳燃烧废气的场合，可以利用燃烧废气的二氧化碳和氨水溶解到蒸发冷凝液中配制高浓度碳酸铵溶液，这样的工艺流程可以做到变废为宝，减少碳排放，具有一定的经济收益或者起到节省部分运行成本的作用。
9.本发明的有益效果是，与现有技术相比，投资小，运行成本低，管理简单。
10.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
11.图1 为本发明的一种实施例；其中，（11）一次沉淀转化工艺单元；（12）进水管道；（13）出水管道；（14）一次沉淀输送装置；（21）再生反应单元；（22）再生反应出水管道；（23）二次沉淀输送装置；（31）蒸发给料罐；（32）蒸发进料泵；（33）换热器；（34）蒸发器；（35）真空泵；（36）蒸汽压缩机；（41）结晶罐；（42）离心机；（51）蒸发冷凝液罐；（52）高浓度碳酸铵溶液输送装置；（53）碳酸铵补充装置；（54）蒸发结晶单元。
具体实施方式
12.为了加深对本发明的理解，下面结合附图的实施例进一步详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
13.如图1所示，一种水中硫酸盐去除的工艺包括一次沉淀转化工艺单元（11），再生反应单元（21），蒸发结晶单元（54）。高浓度硫酸盐盐水作为进水通过进水管道（12）进入一次沉淀转化工艺单元，与投加的富含碳酸钡的药剂进行第一次沉淀转化，高浓度硫酸盐盐水转化为含低浓度硫酸盐、高浓度碳酸盐的盐水和一次沉淀物硫酸钡沉淀，含低浓度硫酸盐、高浓度碳酸盐盐水作为出水通过出水管道（13）流出系统。一次沉淀转化工艺单元的沉淀物硫酸钡沉淀通过一次沉淀输送装置（14）输送到再生反应单元，在再生反应单元中硫酸钡沉淀与高浓度碳酸铵溶液进行第二次沉淀转化，形成以碳酸钡沉淀为主的二次沉淀物，二次沉淀物富含碳酸钡，通过二次沉淀输送装置（23）返回第一次沉淀转化工艺单元进行反应。再生反应单元第二次沉淀转化后的上清液主要含有硫酸根离子、碳酸根离子和铵根离子等，通过再生反应出水管道（22）进入蒸发结晶单元，蒸发结晶出硫酸铵固体，蒸发冷凝液再通过碳酸铵补充装置（53）补入的碳酸根离子和铵根离子形成高浓度碳酸铵溶液，用高浓度碳酸铵溶液输送装置（52）输送到再生反应单元用于第二次沉淀转化。本实施例的蒸发结晶单元是由双点划线圈出的蒸发给料罐（31）、蒸发进料泵（32）、换热器（33）、蒸发器（34）、真空泵（35）、蒸汽压缩机（36）、结晶罐（41）、离心机（42）、蒸发冷凝液罐（51）等设备及仪表管道等组成，仅作为实现蒸发结晶功能的特例，不缩小专利保护范围。
14.进一步的，通过工艺设备的高程布置，可以实现沉淀的输送过程仅依靠系统压力就可以进行，如上述的一次沉淀转化工艺单元在高程布置上位于高于再生反应单元足够的高度，则一次沉淀输送装置可以简化为压力管道，一次沉淀物通过内部压力从一次沉淀转化工艺单元进入再生反应单元；如上述的一次沉淀转化工艺单元在高程布置上低于再生反应单元足够的高度，则二次沉淀输送装置可以简化为压力管道，二次沉淀物通过内部压力从再生反应单元进入一次沉淀转化工艺单元。这样的工艺设计可以节省输送的费用，且更好的防止管壁和设备因结晶堵塞。图1中的实施例为一次沉淀转化工艺单元布置在较高的高程上，一次沉淀转化单元简化为压力管道的情况。
15.对于富含二氧化碳气体源，特别是具备含有高浓度二氧化碳燃烧废气的场合，可以利用燃烧废气的二氧化碳和氨水溶解到蒸发冷凝液中，作为代替或部分代替碳酸铵补充装置补入的碳酸根离子和铵根离子，起到变废为宝，减少碳排放的作用。
16.要说明的是，以上所述实施例是对本发明的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其他修改，只要没超出本发明的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。